Nikotiiniamidiadeniinidinukleotidi

NAD+
Tunnisteet
CAS-numero 53-84-9
PubChem CID 925
SMILES C1=CC(=C[N+](=C1)C2C(C(C(O2)COP(=O)([O-])OP(=O)(O)OCC3C(C(C(O3)N4C=NC5= C4N=CN=C5N)O)O)O)O)C(=O)N
Ominaisuudet
Molekyylikaava C21H27N7O14P2
Moolimassa 663,436 g/mol

NAD+ eli nikotiiniamidiadeniinidinukleotidi (C21H27N7O14P2) on kaikissa elävissä soluissa esiintyvä tärkeä koentsyymi. Rakenteeltaan se on dinukleotidi, jossa nikotiiniamidiemäksen sisältävä nukleotidi ja adeniininukleotidi ovat liittyneet toisiinsa fosfaattiryhmiensä välityksellä. NAD+ ja sen pelkistynyt muoto NADH toimivat koentsyymeinä monissa tärkeissä biologisissa hapetus-pelkistysreaktioissa.. NAD+ muistuttaa rakenteeltaan toista tärkeää koentsyymiä NADP+:a eli nikotiiniamidiadeniinidinukleotidifosfaattia, jossa lisäksi on adenosiiniin liittynyt fosfaattiryhmä. NAD+ osallistuu lähinnä katabolisiin reaktioihin, kun taas NADP+:lla on tärkeä rooli anabolisissa reaktioissa.

Biosynteesi

Eliöt tuottavat NAD+:a kahdella eri tavalla. Niin sanotussa de novo -synteesissä, jota säätelevät BNA-geenit, eliöt valmistavat aminohappo tryptofaanista kinoliinihappoa. Kinoliinihappo muutetaan nikotiinihappomononukleotidiksi, joka muutetaan nikotinaattinukleotidiadenylyylitransferaasientsyymin avulla desamino-NAD+:ksi. NAD+-syntaasientsyymi muuttaa desamino-NAD+:n NAD+:ksi.

Eliöt biosyntetisoivat NAD+:a myös sen hajoamisessa syntyvästä nikotiiniamidista. Nikotiiniamidi muutetaan nikotiiniamidaasientsyymin avulla nikotiinihapoksi. Nikotiinihaposta muodostetaan nikotiinihappomononukleotidia, joka muokataan NAD+:ksi kuten de novo -synteesissä.

Rooli bioreaktioissa

NAD+ on bioreaktioissa hapetin ja NADH pelkistin. NAD+ kiinnittyy entsyymeihin, jotka katalysoivat dehydrausreaktioita. Tällaisia ovat esimerkiksi glykolyysin yhteydessä tapahtuva glyseraldehydi-3-fosfaatin muuttaminen 1,3-bisfosfoglyseraatiksi, alkoholien hapettaminen aldehydeiksi, jota katalysoi alkoholidehydrogenaasi sekä glutamaatin hajotus.

Muita entsyymejä, joille NAD+ toimii koentsyyminä, ovat muun muassa UDP-galaktoosiepimeraasi, adenosyylihomokysteinaasi, 3-dehydrokinaattisyntaasi, ornitiinisyklodeaminaasi ja urokanaasi.

Kliininen merkitys

Entsyymit, jotka tuottavat ja käyttävät NAD+ ja NADH:ta, ovat tärkeitä sekä farmakologiassa että tulevien sairauksien hoitomenetelmien tutkimuksessa. Lääkkeiden kehittämisessä ja valmistuksessa NAD+ta hyödynnetään kolmella tavalla: suoraan lääkkeiden kohteena, sen rakenteen pohjalta tehtyjen entsyymi-inhibiittoreiden tai -aktivaattoreiden avulla, jotka muuttavat NAD-riippuvaisten entsyymien aktiivisuutta, sekä yrittämällä estää NAD+n biosynteesiä. NAD ja NADH ovat pohjimmiltaan kaksi saman kolikon puolta, jotka kiertävästi vaihtavat roolia suorittaakseen solutoimintoja.

Koska syöpäsolut käyttävät lisääntynyttä glykolyysiä

NAD+ on myös suora kohde isoniatsidilääkkeelle, jota käytetään tuberkuloosin hoitoon, Mycobacterium tuberculosis -bakteerin aiheuttamaan infektioon. Isoniatsidi on aihiolääkemuoto, joka aktivoituu bakteerissa peroksidaasientsyymin vaikutuksesta, hapettuen vapaaksi radikaaliksi. Tämä radikaali reagoi sitten NADH:n kanssa muodostaen addukteja, jotka ovat erittäin voimakkaita enoyylireduktaasin ja dihydrofolaatinreduktaasin entsyymi-inhibiittoreita.

Koska monet oksidoreduktaasit käyttävät NAD+ta ja NADH:ta substraatteinaan ja sitovat niitä korkean konservatiivisuuden rakenteellisen motiivin avulla, ajatus siitä, että NAD+-pohjaiset inhibiittorit voisivat olla spesifisiä yhdelle entsyymille, on yllättävä. Tämä on kuitenkin mahdollista: esimerkiksi mikofenolihapon ja tiasofuriinin johdannaiset inhiboivat IMP-dehydrogenaasia NAD+-sidospaikalla. Tämän entsyymin merkityksen vuoksi puriinimetaboliassa näistä yhdisteistä voi olla hyötyä syöpä-, virus- tai immuunivasteen vaimentamiseen tarkoitetuissa hoidoissa. NAD+n biosynteesin metaboliareitin eroavaisuuksien takia eri organismeissa, kuten bakteereissa ja ihmisissä, tämä metabolian alue on lupaava uusien antibioottien kehittämisessä. Esimerkiksi nikotiinamidaasi-entsyymi, joka muuntaa nikotiinamidin nikotiinihapoksi,

Lähteet

  1. ↑ NAD – Substance summary NCBI. Viitattu 7. marraskuuta 2009.
  2. 1 2 3 Jonathan Clayden, Nick Greevs, Stuart Warren, Peter Wothers: Organic Chemistry, s. 1381–1384. Oxford University Press, 2008. ISBN 978-0-19-850346-0 (englanniksi)
  3. 1 2 3 Perry A. Frey,Adrian D. Hegeman: Enzymatic reaction mechanisms, s. 129–. Oxford University Press, 2007. ISBN 9780195122589 Kirja Googlen teoshaussa Viitattu 7.11.2009. (englanniksi)
  4. 1 2 Thomas von Zglinicki: Aging at the molecular level, s. 202. Springer, 2003. ISBN 978-1402017384 Kirja Googlen teoshaussa Viitattu 7.11.2009. (englanniksi)
  5. ↑ NAD+ an emerging framework for health and life extension — Part 1: The NAD World - AGINGSCIENCES™ www.anti-agingfirewalls.com. Viitattu 1.12.2025.
  6. ↑ NADH vs NMN - What are the Differences? Neurogan Health neuroganhealth.com. Viitattu 1.12.2025.
  7. ↑ Tumor glycolysis, an essential sweet tooth of tumor cells www.sciencedirect.com. Viitattu 1.12.2025.
  8. ↑ Glycolysis is the primary bioenergetic pathway for cell motility and cytoskeletal remodeling in human prostate and breast cancer cells www.oncotarget.com. Viitattu 1.12.2025.
  9. ↑ Glycolysis in Cancer Therapy and Tumor Metabolism www.creative-proteomics.com. Viitattu 1.12.2025.
  10. ↑ The isoniazid-NAD adduct is a slow, tight-binding inhibitor of InhA, the Mycobacterium tuberculosis enoyl reductase pmc.ncbi.nlm.nih.gov. Viitattu 1.12.2025.
  11. ↑ PNC1 - SGD www.yeastgenome.org. Viitattu 1.12.2025.

Aiheesta muualla